WO2018230514A1 - Hydrophilic-coating-film forming composition and hydrophilic coating film using same - Google Patents

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和輝 江口
司 藤枝
耕平 後藤
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Abstract

Provided are a hydrophilic coating film of which hydrophilicity and anti-fogging properties do not deteriorate even during storage under high-temperature and high-humidity conditions and a hydrophilic-coating-film forming composition with which said film is obtained. The present invention provides a hydrophilic-coating-film forming composition containing a siloxane monomer having a betaine group having a positive charge on a nitrogen atom in a nitrogen-containing heterocyclic structure, such as a compound represented by formula [1], and water or an organic solvent. [1] (In the formula, R1 represents an alkyl group having a carbon number of 1 to 5; R2 represents an alkyl group, etc. having a carbon number of 1 to 5; p represents 1 to 3; q represents 0 to 2 when p is 1, 0 to 1 when p is 2, and 0 when p is 3; L represents a straight-chain or branched-chain alkylene group that has a carbon number of 1 to 20 and that may have a hetero atom; X represents a single bond, etc.; Y represents a divalent organic group having a nitrogen-containing hetero ring; M represents a straight-chain or branched-chain alkylene group having a carbon number of 1 to 10 and bonded to a nitrogen atom in Y, wherein either one of M and L forms an N+ moiety through bonding to the nitrogen atom in Y; and Z represents COO-, SO3 -, etc.)

Description

親水性コート膜形成用組成物、及びそれを用いた親水性コート膜Composition for forming hydrophilic coat film and hydrophilic coat film using the same
 本発明は、表面を親水化及び防曇効果を有する親水性コート膜形成用組成物、及びそれを用いた親水性コート膜に関する。 The present invention relates to a composition for forming a hydrophilic coat film having a hydrophilic surface and an antifogging effect, and a hydrophilic coat film using the same.
 基材に求められる表面特性には、防曇性、帯電防止性、防汚性及び生体適合性等が知られている。これらの表面特性は、一般的に、基材の表面上に、親水性被膜をコート(被覆)するなどにより親水性を付与することにより達成されている。
 基板に親水性を付与できるポリマーとしては、たとえば、ホスホリル基含有メタクリル酸エステルのポリマー(特許文献1参照)や、水との相互作用が非常に強いベタイン基を有する化合物に無機基材と共有結合を形成出来る官能基を導入した化合物(特許文献2参照)などが知られている。
As surface characteristics required for a substrate, antifogging properties, antistatic properties, antifouling properties, biocompatibility and the like are known. These surface characteristics are generally achieved by imparting hydrophilicity by coating (coating) a hydrophilic film on the surface of the substrate.
Examples of the polymer that can impart hydrophilicity to the substrate include a phosphoryl group-containing methacrylate polymer (see Patent Document 1) and a compound having a betaine group that has a very strong interaction with water and a covalent bond with an inorganic base material. A compound in which a functional group capable of forming a compound is introduced (see Patent Document 2) is known.
 しかし、これらの材料には、高温高湿条件下での保管によって、上記親水性、防曇性などの表面特性が徐々にあるいは急激に劣化していくという問題があった。 However, these materials have a problem that the surface characteristics such as hydrophilicity and antifogging properties are gradually or rapidly deteriorated by storage under high temperature and high humidity conditions.
日本特開平6-313009号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-313209
 本発明は、こうした点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高温高湿条件下での保管によっても、親水性、防曇性などの表面特性が劣化しない親水性コート膜形成用組成物及びそれを得られる親水性コート膜を提供することにある。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to form a hydrophilic coating film in which surface properties such as hydrophilicity and antifogging properties do not deteriorate even when stored under high temperature and high humidity conditions. It is providing the composition for water and the hydrophilic coating film which can obtain it.
 かくして本発明は、次の要旨を有する。
[1] 含窒素複素環構造中の窒素原子に正(+)電荷を有するベタイン基を有するシロキサンモノマーと、水又は有機溶剤と、を含有する親水性コート膜形成用組成物。
[2] 上記に記載の親水性コート膜形成用組成物を、基板上にコートして塗膜を形成し、該塗膜を乾燥し、焼成して被膜を得る親水性コートの成膜方法。
[3] 上記に記載の親水性コート膜形成用組成物から得られる親水性コート膜。
Thus, the present invention has the following gist.
[1] A hydrophilic coating film-forming composition comprising a siloxane monomer having a betaine group having a positive (+) charge on a nitrogen atom in a nitrogen-containing heterocyclic structure, and water or an organic solvent.
[2] A method for forming a hydrophilic coat, wherein the composition for forming a hydrophilic coat film described above is coated on a substrate to form a coating film, the coating film is dried and baked to obtain a coating film.
[3] A hydrophilic coat film obtained from the composition for forming a hydrophilic coat film described above.
 本発明によれば、高温高湿条件下での保管によっても、親水性、防曇性が劣化しない親水性コート膜形成用組成物及びそれを得られる親水性コート膜を提供できる。
 本発明の親水性コート膜形成用組成物から得られる親水性コート膜は、眼鏡、カメラなどのレンズ、建屋、車などの窓等の水滴付着防止膜、防曇膜等の用に供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a hydrophilic coating film-forming composition that does not deteriorate hydrophilicity and antifogging property even when stored under high temperature and high humidity conditions, and a hydrophilic coating film from which it can be obtained.
The hydrophilic coating film obtained from the composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention can be used for water droplet adhesion prevention films, antifogging films, etc. for lenses such as glasses and cameras, windows of buildings, cars, etc. it can.
 本発明の親水性コート膜形成用組成物は、含窒素複素環構造中の窒素原子に正(+)の電荷を有するベタイン基を有するシロキサンモノマー(以下、特定シロキサンモノマーとも称する。)と、水又は有機溶剤を含有することを特徴とする。 The composition for forming a hydrophilic coat film of the present invention includes a siloxane monomer having a betaine group having a positive (+) charge on a nitrogen atom in a nitrogen-containing heterocyclic structure (hereinafter also referred to as a specific siloxane monomer), and water. Or it contains an organic solvent.
<特定シロキサンモノマー>
 本発明の親水性コート膜形成用組成物は、含窒素複素環構造中の窒素原子に+の電荷を有するベタイン基を有するシロキサンモノマーを有する。
 ベタインとは、正電荷と負電荷を同一分子内の隣り合わない位置に持ち、正電荷を持つ原子には解離し得る水素原子が結合しておらず、分子全体としては電荷を持たない化合物である。
<Specific siloxane monomer>
The composition for forming a hydrophilic coat film of the present invention has a siloxane monomer having a betaine group having a positive charge on a nitrogen atom in a nitrogen-containing heterocyclic structure.
Betaine is a compound that has positive and negative charges at non-adjacent positions in the same molecule, and has no positively charged hydrogen atoms bound to dissociable hydrogen atoms, and the molecule as a whole has no charge. is there.
 特定シロキサンモノマーに含有されるベタイン基の正電荷は、含窒素複素環上の窒素原子に存在する。含窒素複素環の例としては、ピリジン、ピペリジン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、イミダゾリン、ピラジン、ベンゾイミダゾール、キノリン、イソキノリン、プリン、キノキサリン等が例示され、その中でも、ピリジン又はイミダゾリンが好ましい。 The positive charge of the betaine group contained in the specific siloxane monomer is present on the nitrogen atom on the nitrogen-containing heterocycle. Examples of nitrogen-containing heterocycles include pyridine, piperidine, imidazole, oxazole, thiazole, pyrazole, imidazoline, pyrazine, benzimidazole, quinoline, isoquinoline, purine, quinoxaline, and the like, among which pyridine or imidazoline is preferable.
 特定シロキサンモノマーは、以下の一般式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
The specific siloxane monomer is represented by the following general formula.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 上記式[1]中、Rは、炭素数1~5、好ましくは1~3のアルキル基を表す。
 Rは、炭素数1~5、好ましくは1~4のアルキル基、炭素数2~5、好ましくは2~4のアルケニル基、又は炭素数2~5、好ましくは2~4のアルキニル基を表す。Rの有する任意の水素原子は、炭素数1~5のアルキル基、フッ素原子などのハロゲン原子、芳香族環、又は脂肪族環で置換されていてもよい。pは、1~3の整数を表す。qは、pが1のとき0~2の整数を表し、pが2のとき0~1の整数を表し、pが3のとき0を表す。
In the above formula [1], R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms.
R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 5 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms. To express. Any hydrogen atom of R 2 may be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom such as a fluorine atom, an aromatic ring, or an aliphatic ring. p represents an integer of 1 to 3. q represents an integer of 0 to 2 when p is 1, represents an integer of 0 to 1 when p is 2, and represents 0 when p is 3.
 Lは炭素数1~20、好ましくは1~10のヘテロ原子を有してもよい直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。該アルキレン基の任意の水素原子は、炭素数1~5好ましくは1~4のアルキル基又はフッ素原子などのハロゲン原子、芳香族環、又は脂肪族環で置換されていてもよい。その中でも、炭素数2~7、好ましくは2~6の直鎖又は分岐状のアルキレン基が好ましい。ここで、ヘテロ原子とは、酸素、窒素、硫黄、又はリンを意味し、酸素、窒素、又は硫黄が好ましい。 L represents a linear or branched alkylene group which may have a hetero atom having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms. Any hydrogen atom of the alkylene group may be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom such as a fluorine atom, an aromatic ring, or an aliphatic ring. Among these, a linear or branched alkylene group having 2 to 7, preferably 2 to 6 carbon atoms is preferable. Here, the hetero atom means oxygen, nitrogen, sulfur, or phosphorus, and oxygen, nitrogen, or sulfur is preferable.
 Xは、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CONR-、-NR-CO-、又は-NR=NR-を表す。R、R、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~4、好ましくは1~3のアルキル基を表す。
 Yは、含窒素複素環を含む2価の有機基を表す。例としては、ピリジン、ピペリジン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、イミダゾリン、ピラジン、ベンゾイミダゾール、キノリン、イソキノリン、プリン、キノキサリン等が例示され、その中でも、ピリジン、又はイミダゾリンが好ましい。
X represents a single bond, —O—, —COO—, —OCO—, —CONR 3 —, —NR 4 —CO—, or —NR 5 ═NR 6 —. R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms.
Y represents a divalent organic group containing a nitrogen-containing heterocyclic ring. Examples include pyridine, piperidine, imidazole, oxazole, thiazole, pyrazole, imidazoline, pyrazine, benzimidazole, quinoline, isoquinoline, purine, quinoxaline, etc. Among them, pyridine or imidazoline is preferable.
 Mは、炭素数1~10、好ましくは1~8の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表し、アルキレン基の任意の水素原子は、炭素数1~5、好ましくは1~4のアルキル基又はフッ素原子などのハロゲン原子で置換されていてもよい。その中でも、炭素数2~7、好ましくは2~6の直鎖又は分岐状のアルキレン基が好ましい。Mは、Yの有する窒素原子と結合し、M及びLのいずれか一方は、Yの有する窒素原子との結合によりN部分を形成している。
 ZはCOO、SO 、又はPO を表す。得られるコート膜の耐久性の観点から、SO が好ましい。
M represents a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, and any hydrogen atom of the alkylene group is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms. Alternatively, it may be substituted with a halogen atom such as a fluorine atom. Among these, a linear or branched alkylene group having 2 to 7, preferably 2 to 6 carbon atoms is preferable. M is bonded to the nitrogen atom of Y, and one of M and L forms an N + moiety by the bond with the nitrogen atom of Y.
Z represents COO , SO 3 , or PO 4 . From the viewpoint of durability of the resulting coating film, SO 3 - is preferable.
 特定シロキサンモノマーの具体例を以下に例示するが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Although the specific example of a specific siloxane monomer is illustrated below, it is not limited to these.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式中、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。N部分に関して、互変異性体も含む。
 なかでも、特定シロキサンモノマーとしては、モノマーの安定性、原料入手性の観点から、次のものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
In the formula, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group. For the N + moiety, tautomers are also included.
Especially, as a specific siloxane monomer, the following are preferable from a viewpoint of monomer stability and raw material availability.
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
<特定シロキサンモノマーの製造方法>
 本発明に用いる、特定シロキサンモノマーは、例えば、スルホン酸末端の場合、含窒素複素環構造含有ケイ素化合物に、1,3-プロパンスルトンや1,4-ブタンスルトン、2,4-ブタンスルトンなどのスルトン環化合物を反応させることにより製造できる。
<Method for producing specific siloxane monomer>
The specific siloxane monomer used in the present invention is, for example, in the case of a sulfonic acid terminal, a nitrogen-containing heterocyclic structure-containing silicon compound, a sultone ring such as 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, or 2,4-butane sultone. It can be produced by reacting a compound.
 カルボン酸末端の場合、含窒素複素環構造含有ケイ素化合物に、β-プロピオラクトンなどのラクトン環化合物と反応させることにより得ることが出来る。また、含窒素複素環構造含有ケイ素化合物にアクリル酸を付加させる方法により、カルボン酸末端化合物を得ることもできる。モノクロロ酢酸カリウム、モノクロロ酢酸ナトリウム、モノブロモ酢酸カリウム、モノブロモ酢酸ナトリウなどのハロ酢酸アルカリ金属塩と含窒素複素環構造含有ケイ素化合物を、非水系溶媒中で反応を行うことでもカルボン酸末端化合物を得ることが出来る。 In the case of a carboxylic acid terminal, it can be obtained by reacting a nitrogen-containing heterocyclic structure-containing silicon compound with a lactone ring compound such as β-propiolactone. Moreover, a carboxylic acid terminal compound can also be obtained by a method of adding acrylic acid to a nitrogen-containing heterocyclic structure-containing silicon compound. Carboxylic acid terminal compounds can also be obtained by reacting alkali metal haloacetates such as potassium monochloroacetate, sodium monochloroacetate, potassium monobromoacetate and sodium monobromoacetate with silicon compounds containing nitrogenous heterocyclic structures in non-aqueous solvents. I can do it.
 反応溶媒としては、水、アルコール類(メタノール, エタノール, 2-プロパノールなど)、非プロトン性極性有機溶媒(ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンなど)、エーテル類(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、 tert-ブチルメチルエーテル、 シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなど)、脂肪族炭化水素類(ペンタン、へキサン、ヘプタン、石油エーテルなど)、芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、テトラリンなど)、ハロゲン系炭化水素類(クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタンなど)、低級脂肪酸エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチルなど)、ニトリル類(アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリルなど)などが使用できる。これらの溶媒は、反応の起こり易さなどを考慮して適宜選択することができ、1種単独で又は2種以上混合して用いることができる。また場合によっては、上記溶媒は、適当な脱水剤や乾燥剤を用いて水を含有しない溶媒として用いることもできる。
好ましい溶媒としては、アセトニトリル又はテトラヒドロフランが挙げられる。
Reaction solvents include water, alcohols (methanol, ethanol, 2-propanol, etc.), aprotic polar organic solvents (dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, etc.), ethers (diethyl ether, diisopropyl, etc.) Ether, tert-butyl methyl ether, cyclopentyl methyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, etc.), aliphatic hydrocarbons (pentane, hexane, heptane, petroleum ether, etc.), aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, mesitylene, Chlorobenzene, dichlorobenzene, nitrobenzene, tetralin, etc.), halogenated hydrocarbons (chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, dichloroethane, etc.), lower fatty acid esters (acetic acid) Chill, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, etc.), nitriles (acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, etc.), etc. can be used. These solvents can be appropriately selected in consideration of the ease of reaction and the like, and can be used alone or in combination of two or more. Moreover, depending on the case, the said solvent can also be used as a solvent which does not contain water using a suitable dehydrating agent and a desiccant.
Preferred solvents include acetonitrile or tetrahydrofuran.
 反応時間は、30分~180時間であり、好ましくは2~120時間であり、特に好ましくは5~100時間である。
 原料である含窒素複素環構造含有ケイ素化合物は、市販のものを用いるか、公知の方法によって簡便に得ることが出来る。反応温度は、0℃~各溶媒の沸点が好ましく、より好ましくは0℃~120℃、特に好ましくは5℃~100℃である。
The reaction time is 30 minutes to 180 hours, preferably 2 to 120 hours, and particularly preferably 5 to 100 hours.
As the nitrogen-containing heterocyclic structure-containing silicon compound as a raw material, a commercially available one can be used, or it can be easily obtained by a known method. The reaction temperature is preferably 0 ° C. to the boiling point of each solvent, more preferably 0 ° C. to 120 ° C., particularly preferably 5 ° C. to 100 ° C.
 反応生成物である特定シロキサンモノマーが反応有機溶媒中に析出する場合、濾過、乾燥する方法等により高純度化することができる。終始均一系で反応が進行する場合、得られる反応生成物をそのまま用いてもよいが、目的物である特定シロキサンモノマーが固体の場合、反応溶媒を濃縮後に貧溶媒を加えることでの晶析又は再沈殿等の公知の方法により単離、精製することができる。 When the specific siloxane monomer, which is a reaction product, is precipitated in the reaction organic solvent, it can be purified by a method such as filtration and drying. When the reaction proceeds from beginning to end in a homogeneous system, the reaction product obtained may be used as it is, but when the specific siloxane monomer as a target is a solid, crystallization by adding a poor solvent after concentrating the reaction solvent or It can be isolated and purified by a known method such as reprecipitation.
<その他の成分>
 本発明の親水性コート膜形成用組成物は、特定シロキサンモノマー、水又は有機溶剤の他、金属アルコキシド、金属アルコキシドリゴマー、金属アルコキシドポリマー、無機微粒子、レベリング剤及び界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも1種以上を含有させてもよい。
<Other ingredients>
The composition for forming a hydrophilic coating film of the present invention is selected from the group consisting of a specific siloxane monomer, water or an organic solvent, a metal alkoxide, a metal alkoxydrigomer, a metal alkoxide polymer, inorganic fine particles, a leveling agent and a surfactant. You may contain at least 1 or more types.
 前記金属アルコキシドは、形成したコート膜の機械的安定性を高めるために含有させるものであり、金属アルコキシドの金属としては、ケイ素、チタン、アルミニウム、タンタル、アンチモン、ビスマス、錫、インジウム、亜鉛等が挙げられる。これらのうち、入手性の観点から好ましいのはケイ素、チタン、又はジルコニウムである。 The metal alkoxide is included in order to increase the mechanical stability of the formed coating film. Examples of the metal alkoxide include silicon, titanium, aluminum, tantalum, antimony, bismuth, tin, indium, and zinc. Can be mentioned. Among these, silicon, titanium, or zirconium is preferable from the viewpoint of availability.
 前記金属アルコキシドとしては、下記式(II)若しくは(III)で表されるものが挙げられる。
    M(OR)n      (II)
 式(II)中、Rは、炭素数1~5、好ましくは1~3のアルキル基又はアセチル基を表す。nは、2~5の整数を表す。Mは、珪素(Si)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、又はアルミニウム(Al)が好ましく、特には、珪素(Si)又はチタン(Ti)が好ましい。また、nは3又は4が好ましい。
Examples of the metal alkoxide include those represented by the following formula (II) or (III).
M 1 (OR 2 ) n (II)
In the formula (II), R 2 represents an alkyl group or an acetyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. n represents an integer of 2 to 5. M 1 is preferably silicon (Si), titanium (Ti), zirconium (Zr), or aluminum (Al), and particularly preferably silicon (Si) or titanium (Ti). N is preferably 3 or 4.
    R (OR4-x   (III)
 式(III)中、M、Rは上記式(I)に定義した通りである。Rは、水素原子、又は、ハロゲン原子、ビニル基、スチリル基、フェニル基、ナフチル基、及びアクリル基、メタクリル基若しくはアリール基で置換されていてもよく、かつヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~30のアルキル基からなる群から選ばれる基である。xは1~3の整数である。ここで、ヘテロ原子は、酸素、窒素、硫黄又はリンであり、好ましくは酸素、窒素又は硫黄である。
R 3 x M 1 (OR 2 ) 4-x (III)
In formula (III), M 1 and R 2 are as defined in formula (I) above. R 3 may be substituted with a hydrogen atom, a halogen atom, a vinyl group, a styryl group, a phenyl group, a naphthyl group, an acryl group, a methacryl group, or an aryl group, and may contain a hetero atom. It is a group selected from the group consisting of alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms. x is an integer of 1 to 3. Here, the hetero atom is oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus, preferably oxygen, nitrogen or sulfur.
 上記式(II)で表される金属アルコキシドとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラアセトキシシランなどのシリコンアルコキシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムテトラプロポキシド、チタニウムテトラブトキシドなどのチタンアルコキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、ジルコニウムテトラブトキシドなどのジルコニウムテトラアルコキシド、アルミニウムトリブトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリエトキシドなどのアルミニウムトリアルコキシド化合物、タンタリウムペンタプロポキシド、タンタリウムペンタブトキシドなどのタンタリウムペンタアルコキシドなどが挙げられる。これらは、単独で、又は、2種以上組み合わせて使用することができる。 Examples of the metal alkoxide represented by the above formula (II) include silicon alkoxide such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraacetoxysilane, titanium tetraethoxide, titanium tetrapropoxide, Titanium alkoxide such as titanium tetrabutoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium tetrapropoxide, zirconium tetraalkoxide such as zirconium tetrabutoxide, aluminum trialkoxide compounds such as aluminum tributoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum triethoxide, tantalum Tantalum pentaalkoxide such as pentapropoxide and tantalum pentaboxide And the like. These can be used alone or in combination of two or more.
 上記式(III)のMが珪素であり、かつRが水素原子である場合、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリブトキシシラン等が挙げられる。これらは、単独で、又は2種以上組み合わせて使用することができる。 When M 1 in the above formula (III) is silicon and R 3 is a hydrogen atom, examples thereof include trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, and tributoxysilane. These can be used alone or in combination of two or more.
 上記式(III)のMが珪素であり、かつRが有機基である場合、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリペントキシシラン、メチルトリアミロキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、メチルトリベンジルオキシシラン、メチルトリフェネチルオキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、αーグリシドキシエチルトリメトキシシラン、α-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、α-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、α-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリフェノキシシラン、α-グリシドキシブチルトリメトキシシラン、α-グリシドキシブチルトリエトキシシラン、β-グリシドキシブチルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシブチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシブチルトリエトキシシラン、δ-グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ-グリシドキシブチルトリエトキシシラン、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリプロポキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリブトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリフェノキシシラン、γ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)プロピルトリメトキシシラン、γ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、δ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)ブチルトリメトキシシラン、δ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)ブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチルメチルジエトキシシラン、α-グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、α-グリシドキシエチルメチルジエトキシシラン、β-グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン、β-グリシドキシエチルエチルジメトキシシラン、α-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、α-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β-グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジプロポキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジブトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジフェノキシシラン、γ-グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルビニルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルビニルジエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリエトキシシラン、γ-クロロプロピルトリアセトキシシラン、3,3,3-トリフロロプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、β-シアノエチルトリエトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、N-(β-アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(β-アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトメチルジエトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリプロポキシシラン、(R)-N-1-フェニルエチル-N’-トリエトキシシリルプロピルウレア、(R)-N-1-フェニルエチル-N’-トリメトキシシリルプロピルウレア、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ブロモプロピルトリエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメトキシシランなどを挙げることができる。これらは、単独で、又は2種以上組み合わせて使用することができる。 When M 1 in the above formula (III) is silicon and R 3 is an organic group, for example, methyltrimethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltriacetoxysilane, methyltributoxysilane, methyltripentoxysilane , Methyltriamyloxysilane, methyltriphenoxysilane, methyltribenzyloxysilane, methyltriphenethyloxysilane, glycidoxymethyltrimethoxysilane, glycidoxymethyltriethoxysilane, α-glycidoxyethyltrimethoxysilane, α-glycidoxyethyltriethoxysilane, β-glycidoxyethyltrimethoxysilane, β-glycidoxyethyltriethoxysilane, α-glycidoxypropyltrimethoxysilane, α-glycidoxypropyltriethoxysilane, β-Gly Sidoxypropyltrimethoxysilane, β-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltripropoxysilane, γ-glycyl Sidoxypropyltributoxysilane, γ-glycidoxypropyltriphenoxysilane, α-glycidoxybutyltrimethoxysilane, α-glycidoxybutyltriethoxysilane, β-glycidoxybutyltriethoxysilane, γ-glycyl Sidoxybutyltrimethoxysilane, γ-glycidoxybutyltriethoxysilane, δ-glycidoxybutyltrimethoxysilane, δ-glycidoxybutyltriethoxysilane, (3,4-epoxycyclohexyl) methyltrimethoxysilane, (3,4-epoki (Cyclohexyl) methyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltripropoxy Silane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltributoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriphenoxysilane, γ- (3,4-epoxycyclohexyl) propyltrimethoxysilane, γ- ( 3,4-epoxycyclohexyl) propyltriethoxysilane, δ- (3,4-epoxycyclohexyl) butyltrimethoxysilane, δ- (3,4-epoxycyclohexyl) butyltriethoxysilane, glycidoxymethylmethyldimethoxysilane, Guri Sidoxymethylmethyldiethoxysilane, α-glycidoxyethylmethyldimethoxysilane, α-glycidoxyethylmethyldiethoxysilane, β-glycidoxyethylmethyldimethoxysilane, β-glycidoxyethylethyldimethoxysilane, α -Glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, α-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, β-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, β-glycidoxypropylethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldipropoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldibutoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiphenoxysilane, γ-glycidoxyp Propylethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylvinyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylvinyldiethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, γ- Chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltriethoxysilane, γ-chloropropyltriacetoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane , Β-cyanoethyltriethoxysilane, chloromethyltrimethoxysilane, chloromethyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropyl Pyrmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, Phenylmethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldiethoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptomethyl Diethoxysilane, γ-ureidopropyltriethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltripropoxysilane, (R) -N-1-phenylethyl-N′-tri Toxisilylpropylurea, (R) -N-1-phenylethyl-N'-trimethoxysilylpropylurea, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, bromopropyltriethoxysilane, diethyldiethoxysilane , Diethyldimethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylmethoxysilane and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
 上記金属アルコキシドオリゴマー、金属アルコキシドポリマーは、形成したコート膜の機械的安定性を高めるために含有させるものである。これらの金属としては、ケイ素、チタン、アルミニウム、タンタル、アンチモン、ビスマス、錫、インジウム、亜鉛等の単独又は複合酸化物前駆体が用いられる。金属アルコキシドオリゴマー、金属アルコキシドポリマーとしては、市販品であっても、金属アルコキシドなどのモノマーから、加水分解等の常法により得られたものであってもよい。 The above metal alkoxide oligomer and metal alkoxide polymer are contained in order to increase the mechanical stability of the formed coating film. As these metals, single or composite oxide precursors such as silicon, titanium, aluminum, tantalum, antimony, bismuth, tin, indium, and zinc are used. As a metal alkoxide oligomer and a metal alkoxide polymer, even if it is a commercial item, what was obtained by conventional methods, such as a hydrolysis, from monomers, such as metal alkoxide, may be sufficient.
 市販品の金属アルコキシドリゴマー、金属アルコキシドポリマーの具体例としては、コルコート社製メチルシリケート51、メチルシリケート53A、エチルシリケート40、エチルシリケート48、EMS-485、SS-101等のシロキサンオリゴマー又はシロキサンポリマー、関東化学社製チタニウム-n-ブトキシドテトラマー等のチタノキサンオリゴマーが挙げられる。これらは単独2種以上混合して使用してもよい。 Specific examples of commercially available metal alkoxydrigomers and metal alkoxide polymers include siloxane oligomers or siloxane polymers such as methyl silicate 51, methyl silicate 53A, ethyl silicate 40, ethyl silicate 48, EMS-485, and SS-101 manufactured by Colcoat. Examples thereof include titanoxane oligomers such as titanium-n-butoxide tetramer manufactured by Kanto Chemical. These may be used alone or in combination.
 また、上記レベリング剤、及び界面活性剤等は、塗膜均一性を向上させるために含有させるものであり、公知のものを用いることができ、特に市販品は入手が容易なので好ましい。
 上記無機微粒子としては、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子、フッ化マグネシウム微粒子等が好ましく、これらの無機微粒子のコロイド溶液が特に好ましい。コロイド溶液は、無機微粒子粉を分散媒に分散したものでもよいし、市販品のコロイド溶液であってもよい。
Further, the leveling agent, the surfactant and the like are contained in order to improve the uniformity of the coating film, and known ones can be used, and commercially available products are particularly preferable because they are easily available.
As the inorganic fine particles, silica fine particles, alumina fine particles, titania fine particles, magnesium fluoride fine particles and the like are preferable, and a colloidal solution of these inorganic fine particles is particularly preferable. The colloidal solution may be a dispersion of inorganic fine particle powder in a dispersion medium or a commercially available colloidal solution.
 本発明の組成物中に無機微粒子を含有させることにより、形成される硬化被膜の表面形状やその他の機能を付与することが可能となる。無機微粒子は、その平均粒子径が0.001~0.2μmであることが好ましく、更に好ましくは0.001~0.1μmである。該平均粒子径が0.2μmを超える場合には、調製される塗布液を用いて形成される硬化被膜の透明性が低下する場合がある。なお、平均粒子径は、50%体積平均粒径(D50)である。 By incorporating inorganic fine particles into the composition of the present invention, it is possible to impart the surface shape of the formed cured film and other functions. The inorganic fine particles preferably have an average particle size of 0.001 to 0.2 μm, more preferably 0.001 to 0.1 μm. When the average particle diameter exceeds 0.2 μm, the transparency of the cured film formed using the prepared coating liquid may be lowered. The average particle size is 50% volume average particle size (D50).
 無機微粒子の分散媒としては、水、又は有機溶剤を挙げることができる。コロイド溶液としては、被膜形成用塗布液の安定性の観点から、pH又はpKaが好ましくは1~10、より好ましくは2~7に調整されていることが好ましい。
 無機微粒子の分散媒に用いる有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル等のアルコール類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類;酢酸エチル、酢酸ブチル、γ-ブチロラクトン等のエステル類;テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン等のエ-テル類を挙げることができる。なかでも、アルコール類又はケトン類が好ましい。これら有機溶剤は、単独で又は2種以上を混合して分散媒として使用することができる。
Examples of the dispersion medium of the inorganic fine particles include water or an organic solvent. As the colloidal solution, the pH or pKa is preferably adjusted to 1 to 10, more preferably 2 to 7, from the viewpoint of the stability of the coating solution for film formation.
Organic solvents used for the dispersion medium of inorganic fine particles include methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, ethylene Alcohols such as glycol monopropyl ether; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; ethyl acetate and butyl acetate And esters such as γ-butyrolactone; ethers such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane. Of these, alcohols or ketones are preferable. These organic solvents can be used alone or in admixture of two or more as a dispersion medium.
 含有してもよいその他の成分のうち、好ましいのはアルコキシ基の一部が他の有機基で置換していてもよい金属アルコキシド、金属酸化物ゾル、又は金属アルコキシドリゴマーである。
 本発明の組成物における上記金属アルコキシド、金属酸化物ゾル又は金属アルコキシドリゴマーの含有量は、特定シロキサンモノマーの100質量部に対して0.5~100質量部であり、好ましくは、1~60質量部である。かかる範囲であると、本発明の組成物が有する親水性及び膜安定性がより発揮できる。
Among the other components that may be contained, preferred are metal alkoxides, metal oxide sols, or metal alkoxy digomers in which a part of the alkoxy groups may be substituted with other organic groups.
The content of the metal alkoxide, metal oxide sol or metal alkoxy driomer in the composition of the present invention is 0.5 to 100 parts by mass, preferably 1 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the specific siloxane monomer. Part. Within such a range, the hydrophilicity and film stability of the composition of the present invention can be more exhibited.
<親水性コート膜形成用組成物>
 本発明の親水性コート膜形成用組成物は、特定シロキサンモノマーと、水若しくは有機溶剤を1種又は2種以上とを混合ことで得られる溶液である。
 有機溶剤としては、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、ジアセトンアルコール、トリフルオロエタノール、等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、へキシレングリコール等のグリコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコール-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、乳酸エチルエステル等のエステル類、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホトリアミド、m-クレゾール等が挙げられる。
 なかでも、有機溶媒としては、モノマーの溶解性の観点により、メタノール、エタノール、2-プロパノール、トリフルオロエタノール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、へキシレングリコール等のグリコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコール-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル、又はN-メチル-2-ピロリドンであるのが好ましい。
<Hydrophilic coating film forming composition>
The composition for forming a hydrophilic coat film of the present invention is a solution obtained by mixing a specific siloxane monomer and one or more of water or an organic solvent.
Organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, diacetone alcohol, trifluoroethanol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, hexylene Glycols such as glycol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, butyl carbitol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol-n-butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene Glycol monomethyl ether Glycol ethers such as propylene glycol monobutyl ether, esters such as acetic acid methyl ester, acetic acid ethyl ester, and lactate ethyl ester, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, γ- Examples include butyrolactone, dimethyl sulfoxide, tetramethylurea, hexamethylphosphotriamide, and m-cresol.
Among them, organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, and trifluoroethanol, glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, and hexylene glycol, methyl cellosolve, and ethyl, from the viewpoint of monomer solubility. Cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, butyl carbitol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol-n-butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, etc. Glycol ether or N-methyl-2 Preferably a pyrrolidone.
 上記溶液中に含まれる特定シロキサンモノマーは加水分解されていてもよい。特定シロキサンモノマーの加水分解では、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸、蓚酸、マレイン酸などの酸;アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、エタノールアミン、トリエチルアミンなどのアルカリ若しくは塩酸、硫酸、硝酸などの金属塩などの触媒などを用いてもよい。
 加水分解を行う際、反応温度は0℃~沸点が好ましく、より好ましくは0℃~120℃、特に好ましくは5℃~80℃である。反応時間は10分~80時間が好ましく、より好ましくは30分~50時間、特に好ましくは30分~2時間である。
The specific siloxane monomer contained in the solution may be hydrolyzed. For hydrolysis of specific siloxane monomers, acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, formic acid, succinic acid, maleic acid; alkalis such as ammonia, methylamine, ethylamine, ethanolamine, triethylamine or metal salts such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid A catalyst such as may be used.
In carrying out the hydrolysis, the reaction temperature is preferably 0 ° C. to boiling point, more preferably 0 ° C. to 120 ° C., particularly preferably 5 ° C. to 80 ° C. The reaction time is preferably 10 minutes to 80 hours, more preferably 30 minutes to 50 hours, and particularly preferably 30 minutes to 2 hours.
 本発明においては、上記した方法で得られた溶液をそのままコート形成用組成物としてもよいし、必要に応じて、上記した方法で得られた溶液を、濃縮したり、溶媒を加えて希釈したり又は他の溶媒に置換してもよい。
 その際、用いる溶媒は、溶解に用いたと同じ溶媒でもよいし、別の溶媒でもよい。この溶媒は、ケイ素化合物が均一に溶解している限りにおいて特に限定されず、一種でも複数種でも任意に選択して用いることができる。
 本発明の組成物における特定シロキサンモノマーの含有量は、SiO固形分換算濃度で0.005~15質量%が好ましく、0.01~12質量%がより好ましい。かかる濃度範囲であれば、一回の塗布で所望の膜厚を得易く、充分な溶液のポットライフが得られ易い。
In the present invention, the solution obtained by the above-described method may be used as a coating forming composition as it is, or the solution obtained by the above-described method may be concentrated or diluted by adding a solvent, if necessary. Or may be replaced with another solvent.
In this case, the solvent used may be the same solvent used for dissolution or another solvent. This solvent is not particularly limited as long as the silicon compound is uniformly dissolved, and one kind or plural kinds of solvents can be arbitrarily selected and used.
The content of the specific siloxane monomer in the composition of the present invention is preferably 0.005 to 15% by mass, more preferably 0.01 to 12% by mass in terms of SiO 2 solid content concentration. Within such a concentration range, it is easy to obtain a desired film thickness by a single application, and a sufficient pot life of the solution is easily obtained.
<製膜>
 本発明の親水性コート膜形成用組成物は、既知の塗布法を適用して、基板上に塗膜を形成し、親水性コート膜とすることが可能である。塗布法としては、例えば、ディップコート法、スピンコート法、スプレーコート法、フローコート法、刷毛塗り法、バーコート法、グラビアコート法、ロール転写法、ブレードコート法、エアーナイフコート法、スリットコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法、フレキソ印刷法などが用いられる。この中でも、スピンコート法、スリットコート法、ブレードコート法、スプレーコート法又はディップコート法が好ましい。
<Film formation>
The hydrophilic coating film-forming composition of the present invention can be formed into a hydrophilic coating film by applying a known coating method to form a coating film on a substrate. Examples of coating methods include dip coating, spin coating, spray coating, flow coating, brush coating, bar coating, gravure coating, roll transfer, blade coating, air knife coating, and slit coating. Method, screen printing method, ink jet method, flexographic printing method and the like are used. Among these, a spin coating method, a slit coating method, a blade coating method, a spray coating method, or a dip coating method is preferable.
<基板>
 基板としては、ガラス、プラスチック{ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ABS、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ、不飽和ポリエステル、メラミン、ジアリルフタレート、ポリイミド、ウレタン、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂、エチレン・四フッ化エチレン共重合体樹脂、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体樹脂等)、ポリブタジエン、ポリイソプレン、SBR、ニトリルラバー、EPM、EPDM、エピクロルヒドリンラバー、ネオプレンラバー、ポルサルファイド、ブチルラバー等}、金属(鉄、アルミニウム、ステンレス、チタン、銅、黄銅、これらの合金等)、セルロース、セルロース誘導体、セルロース類似体(キチン、キトサン、ポルフィラン等)あるいは天然繊維(シルク、コットン等)等の基板、シート、フィルム、繊維の表面親水化等が挙げられる。
<Board>
As a substrate, glass, plastic {polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, ABS, polycarbonate, polystyrene, epoxy, unsaturated polyester, melamine, diallyl phthalate, polyimide, urethane, nylon, polyethylene, polypropylene, Cycloolefin polymer, polyvinyl chloride, fluorine resin (polytetrafluoroethylene resin, polychlorotrifluoroethylene resin, polyvinylidene fluoride resin, polyvinyl fluoride resin, perfluoroalkoxy fluorine resin, ethylene tetrafluoride / hexafluoropropylene copolymer) Combined resin, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer resin, ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer resin, etc.), polybutadiene , Polyisoprene, SBR, nitrile rubber, EPM, EPDM, epichlorohydrin rubber, neoprene rubber, porsulfide, butyl rubber, etc.}, metal (iron, aluminum, stainless steel, titanium, copper, brass, alloys thereof, etc.), cellulose, cellulose Examples include derivatives, cellulose analogs (chitin, chitosan, porphyran, etc.) or natural fibers (silk, cotton, etc.) and the like, sheets, films, fiber surface hydrophilization, and the like.
 また、必要に応じて、基板等との接着性を向上させるため、予め基板を、プライマー処理、あるいは、真空プラズマ、大気圧プラズマ、コロナ放電処理、フレーム処理、イトロ処理、紫外線照射、オゾン処理等の表面活性化処理(基材表面の表面エネルギーを高くする手法)を行ってもよい。 In addition, in order to improve the adhesion to the substrate or the like as necessary, the substrate is previously subjected to primer treatment, vacuum plasma, atmospheric pressure plasma, corona discharge treatment, flame treatment, intro treatment, ultraviolet irradiation, ozone treatment, etc. Surface activation treatment (a technique for increasing the surface energy of the substrate surface) may be performed.
<乾燥>
 基材に形成された親水性コート膜形成用組成物の塗膜を、乾燥、焼成することにより本発明の親水性コート膜が得られる。乾燥工程は、室温~150℃の温度範囲であることが好ましく、40~120℃の範囲であることがより好ましい。また、その時間は30秒~10分程度が好ましく、1~8分程度がより好ましい。乾燥方法としては、ホットプレートや熱風循環式オーブンなどを用いることが好ましい。
<Drying>
The hydrophilic coating film of the present invention is obtained by drying and baking the coating film of the composition for forming a hydrophilic coating film formed on the substrate. The drying step is preferably in the temperature range of room temperature to 150 ° C, and more preferably in the range of 40 to 120 ° C. The time is preferably about 30 seconds to 10 minutes, more preferably about 1 to 8 minutes. As a drying method, it is preferable to use a hot plate, a hot air circulating oven, or the like.
<焼成>
 焼成工程は、基材の耐熱性、環境面を考慮し、80℃~300℃の温度範囲であることが好ましく、100℃~250℃の範囲内であることがより好ましい。その時間は5分以上が好ましく、15分以上であることがより好ましい。焼成方法としては、ホットプレート、熱循環式オーブン、赤外線オーブンなどを用いることが好ましい。
<Baking>
The firing step is preferably in the temperature range of 80 ° C. to 300 ° C. and more preferably in the range of 100 ° C. to 250 ° C. in consideration of the heat resistance of the substrate and the environmental aspects. The time is preferably 5 minutes or more, and more preferably 15 minutes or more. As a baking method, it is preferable to use a hot plate, a thermal circulation oven, an infrared oven, or the like.
 上記方法で得られた被膜の厚みは必要に応じて選択することができる。親水性コート膜の安定性が得られやすいため、被膜の厚みは3~150nmが好ましい。より好ましくは、5~120nmである。 The thickness of the film obtained by the above method can be selected as necessary. The thickness of the coating is preferably 3 to 150 nm because the stability of the hydrophilic coating film can be easily obtained. More preferably, it is 5 to 120 nm.
 以下、実施例にしたがって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 なお、以下における略語は以下のとおりである。
DHIMES:トリエトキシ-3-(2-イミダゾリン-1-イル)プロピルシラン
p-PyTES:2-(4-ピリジルエチル)トリエトキシシラン
DMAPS:3-(N,N-ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン
MTES:メチルトリエトキシシラン
TFE:トリフルオロエタノール
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in more detail according to an Example, this invention is not limited to these.
Abbreviations below are as follows.
DHIMES: triethoxy-3- (2-imidazolin-1-yl) propylsilane p-PyTES: 2- (4-pyridylethyl) triethoxysilane DMAPS: 3- (N, N-dimethylaminopropyl) trimethoxysilane MTES: Methyltriethoxysilane TFE: trifluoroethanol
 下記合成例における生成物は、1H-NMR分析により同定した。分析条件は下記の通りである。
装置:Varian NMR System 400 NB (400 MHz)
測定溶媒:CDCl3、DMSO-d6、
基準物質:テトラメチルシラン(TMS)(δ0.0 ppm for 1H)
The products in the following synthesis examples were identified by 1H-NMR analysis. The analysis conditions are as follows.
Apparatus: Varian NMR System 400 NB (400 MHz)
Measuring solvent: CDCl3, DMSO-d6,
Reference substance: Tetramethylsilane (TMS) (δ0.0 ppm for 1H)
<合成例1:A-1の合成>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
<Synthesis Example 1: Synthesis of A-1>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 反応器中に、アセトニトリル(398.9g)及びDHIMES(199.5g,727mmol)を仕込み、次いで、窒素雰囲気、氷冷条件下にて、アセトニトリル(299.3g)に溶かした1,3-プロパンスルトン(97.7g)を、滴下ロートを用いて滴下した。
 滴下後、アセトニトリル(99.8g)で滴下ロート上に残った残留分を流し、反応温度を室温として18時間反応させた。反応終了後、減圧濃縮する事で反応容器内の内部総重量を459gとし、テトラヒドロフラン(1596g)を加えて結晶を析出させ、ろ過、乾燥することでA-1(性状:白色結晶)を244.0g得た(収率:85%)。
H-NMR(400MHz) in CDCl:0.57-0.61ppm(m,2H),1.23ppm(t,J=7.2Hz,9H),1.69-1.76ppm(m,2H),2.14-2.21ppm(m,2H)2.90ppm(t,J=7.2Hz,2H),3.57ppm(t,J=7.2Hz,2H),3.78-3.85ppm(m,8H),3.93-3.99ppm(m,4H),8.82ppm(s,1H)
A reactor was charged with acetonitrile (398.9 g) and DHIMES (199.5 g, 727 mmol), and then 1,3-propane sultone dissolved in acetonitrile (299.3 g) under a nitrogen atmosphere and ice-cooling conditions. (97.7 g) was added dropwise using a dropping funnel.
After the dropping, the residue remaining on the dropping funnel was poured with acetonitrile (99.8 g), and the reaction was carried out at room temperature for 18 hours. After completion of the reaction, the total internal weight in the reaction vessel was reduced to 459 g by concentration under reduced pressure, tetrahydrofuran (1596 g) was added to precipitate crystals, filtered and dried to give A-1 (property: white crystals) to 244. 0 g was obtained (yield: 85%).
1 H-NMR (400 MHz) in CDCl 3 : 0.57 to 0.61 ppm (m, 2H), 1.23 ppm (t, J = 7.2 Hz, 9H), 1.69 to 1.76 ppm (m, 2H) ), 2.14-2.21 ppm (m, 2H) 2.90 ppm (t, J = 7.2 Hz, 2H), 3.57 ppm (t, J = 7.2 Hz, 2H), 3.78-3. 85 ppm (m, 8H), 3.93-3.99 ppm (m, 4H), 8.82 ppm (s, 1H)
<合成例2:A-2の合成>
 シロキサンモノマーとして、p-PyTESを用いた他は、合成例1と同様に実施することにより、A-2(性状:赤色結晶)を40.5g得た(収率74%)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
<Synthesis Example 2: Synthesis of A-2>
The procedure was the same as in Synthesis Example 1, except that p-PyTES was used as the siloxane monomer, to obtain 40.5 g of A-2 (property: red crystals) (yield 74%).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
<合成例3:A-3の合成>
 シロキサンモノマーとして、DMAPSを用いた他は、合成例1と同様に実施することにより、A-3(性状:白色結晶)を49.4g得た(収率82%)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
<Synthesis Example 3: Synthesis of A-3>
The same procedure as in Synthesis Example 1 was carried out except that DMAPS was used as the siloxane monomer to obtain 49.4 g of A-3 (property: white crystals) (yield 82%).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
<合成例4:A-4の合成>
 アセトニトリル(30.1g)中、DHIMES(20.0g,72.9mmol)を仕込み、窒素雰囲気室温条件下で1,4-ブタンスルトン(11.0g)を加えた。続いて、反応温度を45℃として約2日間反応させて原料を消失させた。反応終了後、減圧濃縮することで溶媒を除去し、酢酸エチル(20.0g)とヘキサン(20.0g)を加えて懸濁溶液を作製した。-25℃の冷凍庫にて、懸濁液を一晩放置することで結晶を析出させ、窒素雰囲気下でろ過することで結晶を回収した。得られた結晶をヘキサン(50.0g)でスラリー洗浄し、ろ過、乾燥することでA-4(性状:薄黄色結晶)を20.2g得た(収率:67%)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
<Synthesis Example 4: Synthesis of A-4>
DHIMES (20.0 g, 72.9 mmol) was charged in acetonitrile (30.1 g), and 1,4-butane sultone (11.0 g) was added under a nitrogen atmosphere at room temperature. Subsequently, the reaction temperature was set to 45 ° C. and the reaction was carried out for about 2 days to disappear the raw materials. After completion of the reaction, the solvent was removed by concentration under reduced pressure, and ethyl acetate (20.0 g) and hexane (20.0 g) were added to prepare a suspension solution. Crystals were recovered by allowing the suspension to stand overnight in a freezer at −25 ° C., and the crystals were recovered by filtration under a nitrogen atmosphere. The obtained crystals were slurry washed with hexane (50.0 g), filtered and dried to obtain 20.2 g of A-4 (property: light yellow crystals) (yield: 67%).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
<合成例5:A-5の合成>
 アセトニトリル(40.0g)中、トリエトキシ-3-(2-イミダゾリン-1-イル)プロピルシラン(20.0g,72.9mmol)を仕込み、窒素雰囲気氷冷条件下で2,4-ブタンスルトン(10.4g)を加えた。続いて、反応温度を室温として約1日間反応させて原料を消失させた。反応終了後、減圧濃縮することで溶媒を除去した。続いて、濃縮溶液を酢酸エチル(80.0g)で希釈し、ヘキサン(80.0g)を加えた結果、懸濁溶液を作製した。-25℃の冷凍庫にて、粘性物質を固化させ、上澄み液を除去した。再度酢酸エチル(70.0g)及びヘキサン(70.0g)を加えて懸濁液を作製し、再度-25℃の冷凍庫で放置した結果、結晶が析出した。窒素雰囲気下でろ過、ヘキサン洗浄し、乾燥することでA-5(性状:白色結晶)を28.2g得た(収率:94%、)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
<Synthesis Example 5: Synthesis of A-5>
Triethoxy-3- (2-imidazolin-1-yl) propylsilane (20.0 g, 72.9 mmol) was charged in acetonitrile (40.0 g), and 2,4-butanesultone (10. 4 g) was added. Subsequently, the reaction temperature was set to room temperature and the reaction was carried out for about 1 day to disappear the raw materials. After completion of the reaction, the solvent was removed by concentration under reduced pressure. Subsequently, the concentrated solution was diluted with ethyl acetate (80.0 g), and hexane (80.0 g) was added to prepare a suspension solution. The viscous substance was solidified in a freezer at −25 ° C., and the supernatant was removed. Ethyl acetate (70.0 g) and hexane (70.0 g) were added again to prepare a suspension, which was then left again in a freezer at −25 ° C. As a result, crystals were deposited. Filtration under a nitrogen atmosphere, washing with hexane, and drying gave 28.2 g of A-5 (property: white crystals) (yield: 94%).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
<調製例1>
 200mLフラスコ中にA-1を39.7g及びTFEを36.4g加えて攪拌し、A-1を溶解した。そこに、蓚酸0.3g、水5.4g、及びTFE18.2gの混合物を添加し、室温下で2時間攪拌し、溶液AAを得た。
 500mLフラスコ中にて、溶液AA2.5g及びTFE297.5gを混合し、さらに室温下で30分撹拌し、溶液(K1)を得た。
<Preparation Example 1>
39.7 g of A-1 and 36.4 g of TFE were added to a 200 mL flask and stirred to dissolve A-1. Thereto was added a mixture of 0.3 g of succinic acid, 5.4 g of water, and 18.2 g of TFE, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a solution AA.
In a 500 mL flask, 2.5 g of solution AA and 297.5 g of TFE were mixed, and further stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a solution (K1).
<調製例2>
 200mLフラスコ中にA-2を39.1g及びTFEを36.7g加えて攪拌し、A-2を溶解した。そこに、蓚酸0.3g、水5.4g、及びTFE18.4gの混合物を添加し、室温下で2時間攪拌し、溶液ABを得た。
 500mLフラスコ中にて、溶液AB2.5g及びTFE297.5gを混合し、さらに室温下で30分撹拌し、溶液(K2)を得た。
<Preparation Example 2>
In a 200 mL flask, 39.1 g of A-2 and 36.7 g of TFE were added and stirred to dissolve A-2. Thereto was added a mixture of 0.3 g of succinic acid, 5.4 g of water, and 18.4 g of TFE, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a solution AB.
In a 500 mL flask, 2.5 g of solution AB and 297.5 g of TFE were mixed and further stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a solution (K2).
<調製例3>
 200mLフラスコ中にA-1を27.8g、MTESを5.3g、TFEを40.8g加えて攪拌し、A-1及びMTESを溶解した。そこに、蓚酸0.3g、水5.4g、及びTFE20.4gの混合物を添加し、室温下で2時間攪拌し、溶液ACを得た。
 500mLフラスコ中にて、溶液AC2.5g及びTFE297.5gを混合し、さらに室温下で30分撹拌し、溶液(K3)を得た。
<Preparation Example 3>
In a 200 mL flask, 27.8 g of A-1, 5.3 g of MTES, and 40.8 g of TFE were added and stirred to dissolve A-1 and MTES. Thereto was added a mixture of 0.3 g of succinic acid, 5.4 g of water, and 20.4 g of TFE, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a solution AC.
In a 500 mL flask, 2.5 g of the solution AC and 297.5 g of TFE were mixed, and the mixture was further stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a solution (K3).
<調製例4>
 200mLフラスコ中にA-3を32.9g及びTFEを40.9g加えて攪拌し、A-3を溶解した。そこに、蓚酸0.3g、水5.4g、及びTFE20.5gの混合物を添加し、室温下で2時間攪拌し、溶液ADを得た。
 500mLフラスコ中にて、溶液AD2.5g及びTFE297.5gを混合し、さらに室温下で30分撹拌し、溶液(K4)を得た。
<Preparation Example 4>
In a 200 mL flask, 32.9 g of A-3 and 40.9 g of TFE were added and stirred to dissolve A-3. Thereto was added a mixture of 0.3 g of succinic acid, 5.4 g of water, and 20.5 g of TFE, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a solution AD.
In a 500 mL flask, 2.5 g of the solution AD and 297.5 g of TFE were mixed, and further stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a solution (K4).
<調製例5>
 100mLフラスコ中にA-4を16.4g及びTFEを14.2g加えて攪拌し、A-3を溶解した。そこに、蓚酸0.1g、水2.2g、及びTFE7.1gの混合物を添加し、室温下で2時間攪拌し、溶液AEを得た。
 500mLフラスコ中にて、溶液AE2.5g及びTFE297.5gを混合し、さらに室温下で30分撹拌し、溶液(K5)を得た。
<Preparation Example 5>
In a 100 mL flask, 16.4 g of A-4 and 14.2 g of TFE were added and stirred to dissolve A-3. Thereto was added a mixture of 0.1 g of oxalic acid, 2.2 g of water, and 7.1 g of TFE, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a solution AE.
In a 500 mL flask, 2.5 g of solution AE and 297.5 g of TFE were mixed, and the mixture was further stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a solution (K5).
<調製例6>
 100mLフラスコ中にA-5を16.4g及びTFEを14.2g加えて攪拌し、A-3を溶解した。そこに、蓚酸0.1g、水2.2g、及びTFE7.1gの混合物を添加し、室温下で2時間攪拌し、溶液AFを得た。
 500mLフラスコ中にて、溶液AF2.5g及びTFE297.5gを混合し、さらに室温下で30分撹拌し、溶液(K6)を得た。
<Preparation Example 6>
In a 100 mL flask, 16.4 g of A-5 and 14.2 g of TFE were added and stirred to dissolve A-3. Thereto was added a mixture of 0.1 g of oxalic acid, 2.2 g of water, and 7.1 g of TFE, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a solution AF.
In a 500 mL flask, 2.5 g of the solution AF and 297.5 g of TFE were mixed and further stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a solution (K6).
<製膜法>
 上記調製例1~6で得られた溶液K1~K6を孔径0.5μmのメンブランフィルターで加圧濾過し、ガラス基板にスピンコート法により成膜した。この基板を70℃のホットプレート上で3分間乾燥した後、200℃の熱風循環式オーブンで30分焼成し親水性被膜を得た。
 調製例1~3、5~6でそれぞれ得られた溶液K1~K3、K5~K6の上記親水性被膜(KL1~KL5)を実施例1~5とした。また、調製例4で得られた溶液K4の上記親水性被膜(KM1)を比較例1とした。
<Film formation method>
The solutions K1 to K6 obtained in the above Preparation Examples 1 to 6 were filtered under pressure through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm, and a film was formed on a glass substrate by a spin coating method. This substrate was dried on a hot plate at 70 ° C. for 3 minutes and then baked in a hot air circulation oven at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a hydrophilic coating.
The hydrophilic coatings (KL1 to KL5) of the solutions K1 to K3 and K5 to K6 obtained in Preparation Examples 1 to 3, 5 to 6, respectively, were designated as Examples 1 to 5. The hydrophilic coating (KM1) of the solution K4 obtained in Preparation Example 4 was used as Comparative Example 1.
 上記実施例1~3、5~6の被膜(KL1~KL5)及び比較例1の被膜(KM1)について、次の各試験を行い、それらの結果を、表1に示した。
<水接触角>
 協和界面科学社製の自動接触角計CA-Z型を使用して、純水の1マイクロリットルを滴下したときの接触角を測定した。
<高温高湿試験>
 上記各被膜(KL1~KL5、KM1)を温度60℃、相対湿度90%の高温高湿槽オーブンにて3日間エージングした。その後、上記手法にて水接触角を測定した。
The following tests were conducted on the coatings of Examples 1 to 3, 5 to 6 (KL1 to KL5) and the coating of Comparative Example 1 (KM1), and the results are shown in Table 1.
<Water contact angle>
Using an automatic contact angle meter CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., the contact angle when 1 microliter of pure water was dropped was measured.
<High temperature and high humidity test>
Each of the above coatings (KL1 to KL5, KM1) was aged for 3 days in a high temperature and high humidity oven with a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 90%. Then, the water contact angle was measured by the said method.
<水浸漬試験>
 上記各被膜(KL1~KL5、KM1)を、純水を用いて室温にて5分超音波洗浄を行い、次いで80℃の熱風循環式オーブンで10分乾燥した。その後、上記高温高湿試験を行った。
<呼気試験> 
 上記水浸漬試験及び高温高湿試験を行った被膜(KL1~KL5、KM1)に呼気を吹きかけ、被非膜の表面が曇らなかった場合○とし、曇った場合×として、各評価を行った。
<Water immersion test>
Each of the coatings (KL1 to KL5, KM1) was subjected to ultrasonic cleaning with pure water at room temperature for 5 minutes, and then dried in a hot air circulation oven at 80 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the high temperature and high humidity test was performed.
<Breath test>
Breathing was blown on the coatings (KL1 to KL5, KM1) subjected to the water immersion test and the high-temperature and high-humidity test, and each evaluation was carried out as ◯ when the surface of the non-film was not clouded and as x when cloudy.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 実施例1~5の被膜においては、高温高湿試験後、及び水浸漬試験後であっても親水性が維持され、また呼気試験の結果から、防曇性も維持されていることが分かった。比較例1の被膜においては、水浸漬試験により、高温高湿3日後で親水性が低下しており、呼気試験においても非膜表面が曇り、防曇性も低下していた。
 なお、2017年6月14日に出願された日本特許出願2017-117151号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
In the coatings of Examples 1 to 5, the hydrophilicity was maintained even after the high-temperature and high-humidity test and the water immersion test, and the results of the breath test showed that the antifogging property was also maintained. . In the film of Comparative Example 1, the hydrophilicity was lowered after 3 days at high temperature and high humidity by the water immersion test, and the non-membrane surface was clouded and the antifogging property was also lowered in the breath test.
It should be noted that the entire contents of the specification, claims, drawings, and abstract of Japanese Patent Application No. 2017-117151 filed on June 14, 2017 are cited herein as disclosure of the specification of the present invention. Incorporate.

Claims (14)

  1.  含窒素複素環構造中の窒素原子に正(+)の電荷を有するベタイン基を有するシロキサンモノマーと、水又は有機溶剤と、を含有する親水性コート膜形成用組成物。 A hydrophilic coating film-forming composition containing a siloxane monomer having a betaine group having a positive (+) charge on a nitrogen atom in a nitrogen-containing heterocyclic structure, and water or an organic solvent.
  2.  前記シロキサンモノマーが、下記式[1]で表される、請求項1に記載の親水性コート膜形成用組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     式[1]中、Rは、炭素数1~5のアルキル基を表す。
     Rは、炭素数1~5のアルキル基、炭素数2~5のアルケニル基、又は炭素数2~5のアルキニル基を表し、Rの有する任意の水素原子は、炭素数1~5のアルキル基、ハロゲン原子、芳香族環、又は脂肪族環で置換されていてもよい。pは、1~3の整数を表す。qは、pが1のとき0~2の整数を表し、pが2のとき0~1の整数を表し、pが3のとき0を表す。
     Lは炭素数1~20のヘテロ原子を有してもよい直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、アルキレン基の有する任意の水素原子は、炭素数1~5のアルキル基、ハロゲン原子、芳香族環、又は脂肪族環で置換されていてもよい。
     Xは、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、-CONR-、-NR-CO-、又は-NR=NR-を表す。R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表す。
     Yは、含窒素複素環を有する2価の有機基を表す。
     Mは、炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、アルキレン基の有する任意の水素原子は、炭素数1~5のアルキル基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。Mは、Yの有する窒素原子と結合し、M及びLのいずれか一方はYの有する窒素原子との結合によりN部分を形成している。
     ZはCOO、SO 、又はPO を表す。
    The composition for forming a hydrophilic coat film according to claim 1, wherein the siloxane monomer is represented by the following formula [1].
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    In the formula [1], R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
    R 2 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 5 carbon atoms, and an arbitrary hydrogen atom that R 2 has has 1 to 5 carbon atoms It may be substituted with an alkyl group, a halogen atom, an aromatic ring, or an aliphatic ring. p represents an integer of 1 to 3. q represents an integer of 0 to 2 when p is 1, represents an integer of 0 to 1 when p is 2, and represents 0 when p is 3.
    L represents a linear or branched alkylene group which may have a hetero atom having 1 to 20 carbon atoms, and an arbitrary hydrogen atom of the alkylene group is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom, It may be substituted with an aromatic ring or an aliphatic ring.
    X represents a single bond, —O—, —COO—, —OCO—, —CONR 3 —, —NR 4 —CO—, or —NR 5 ═NR 6 —. R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
    Y represents a divalent organic group having a nitrogen-containing heterocyclic ring.
    M represents a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and any hydrogen atom of the alkylene group may be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogen atom. M is bonded to the nitrogen atom of Y, and one of M and L forms an N + moiety by the bond with the nitrogen atom of Y.
    Z represents COO , SO 3 , or PO 4 .
  3.  前記Yが、ピリジン、ピペリジン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、イミダゾリン、ピラジン、ベンゾイミダゾール、キノリン、イソキノリン、プリン、及びキノキサリンからなる群から選ばれる、請求項1又は2に記載の親水性コート膜形成用組成物。 The hydrophilic coating film according to claim 1 or 2, wherein Y is selected from the group consisting of pyridine, piperidine, imidazole, oxazole, thiazole, pyrazole, imidazoline, pyrazine, benzimidazole, quinoline, isoquinoline, purine, and quinoxaline. Forming composition.
  4.  前記Yが、ピリジン、イミダゾール、イミダゾリン、及びベンゾイミダゾールからなる群から選ばれる、請求項1~3のいずれか1項に記載の親水性コート膜形成用組成物。 The composition for forming a hydrophilic coat film according to any one of claims 1 to 3, wherein Y is selected from the group consisting of pyridine, imidazole, imidazoline, and benzimidazole.
  5.  前記シロキサンモノマーが、下記の化合物から選ばれる少なくとも1つである、請求項1~4のいずれか1項に記載の親水性コート膜形成用組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    The composition for forming a hydrophilic coat film according to any one of claims 1 to 4, wherein the siloxane monomer is at least one selected from the following compounds.
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  6.  前記シロキサンモノマーが、下記の化合物から選ばれる少なくとも1つである、請求項1~4のいずれか1項に記載の親水性コート膜形成用組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    The composition for forming a hydrophilic coat film according to any one of claims 1 to 4, wherein the siloxane monomer is at least one selected from the following compounds.
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
  7.  前記ベタイン基を有するシロキサンモノマーをSiO固形分換算にて0.005~12質量%含有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の親水性コート膜形成用組成物。 The composition for forming a hydrophilic coat film according to any one of claims 1 to 6, comprising 0.005 to 12% by mass of the siloxane monomer having a betaine group in terms of SiO 2 solid content.
  8.  さらに、金属アルコキシド、金属アルコキシドリゴマー、又は金属アルコキシドポリマーを含有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の親水性コート膜形成用組成物。 The composition for forming a hydrophilic coat film according to any one of claims 1 to 7, further comprising a metal alkoxide, a metal alkoxy digomer, or a metal alkoxide polymer.
  9.  さらに、無機微粒子、レベリング剤、又は界面活性剤を含有する、請求項1~8のいずれか1項に記載の親水性コート膜形成用組成物。 The composition for forming a hydrophilic coat film according to any one of claims 1 to 8, further comprising inorganic fine particles, a leveling agent, or a surfactant.
  10.  請求項1~9のいずれか1項に記載の親水性コート膜形成用組成物を、基板上にコートして塗膜を形成し、該塗膜を乾燥し、焼成して被膜を得る親水性コートの成膜方法。 A hydrophilic coating film obtained by coating the composition for forming a hydrophilic coating film according to any one of claims 1 to 9 on a substrate to form a coating film, drying the coating film, and baking the coating film. Method for forming a coat.
  11.  前記塗膜を室温から150℃で乾燥し、80~300℃で焼成する請求項10に記載の親水性コートの成膜方法。 The method for forming a hydrophilic coat according to claim 10, wherein the coating film is dried at room temperature to 150 ° C and baked at 80 to 300 ° C.
  12.  前記焼成後の被膜の厚みが、3~150nmである請求項10又は11に記載の親水性コートの成膜方法。 The method for forming a hydrophilic coat according to claim 10 or 11, wherein the thickness of the film after baking is 3 to 150 nm.
  13.  請求項1~9のいずれか1項に記載の親水性コート膜形成用組成物から得られる親水性コート膜。 A hydrophilic coat film obtained from the composition for forming a hydrophilic coat film according to any one of claims 1 to 9.
  14.  水滴付着防止膜又は防曇膜である請求項13に記載の親水性コート膜。 The hydrophilic coating film according to claim 13, which is a water droplet adhesion preventing film or an antifogging film.
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